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对无源雷达的直通信号和反射信号进行互相关运算可以检测目标是否存在。本文介绍了基于FPGA流水线操作的阵列运算器,该运算器有32个并行乘加运算单元时分,完成256个探测距离的互相关值计算,在128MHz的时钟下,能够对二路信号进行实时互相关处理。
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基于基于FPGA的实时互相关运算器的实时互相关运算器
对无源雷达的直通信号和反射信号进行互相关运算可以检测目标是否存在。本文介绍了基于FPGA流水线操作的
阵列运算器,该运算器有32个并行乘加运算单元时分,完成256个探测距离的互相关值计算,在128MHz的时钟下,能
够对二路信号进行实时互相关处理。
摘摘 要要: 对
关键词关键词: 互相关运算器 现场可编程逻辑门阵列(FPGA) 硬件描述语言 无源雷达
同传统雷达相比,无源雷达利用民用照射源(如FM调频广播,频率在100MHz左右)作为发射源,使雷达成本大幅度下降,并且体
积小、重量轻、耗电小,具有抗隐身和自身隐身等众多优点。但无源雷达最大的缺点就是对直通信号和反射信号做实时自相关
运算需要巨大的运算能力。当用500kHz的采样频率对无源雷达的二路信号进行采样时,若距离分辨率为600m、探测距离为0~
150km,则至少需要4GHz复数乘加/秒的计算能力才能实时地对二路信号做互相关处理。对信号处理所需的巨大运算量限制了
无源雷达的发展,而数字处理技术的发展,使无源雷达的实现成为可能。
本文重点介绍了基于FPGA的实时互相关运算器的实现方案。互相关运算器要计算的信号是直通信号(来自FM调频广播电
台)和反射信号(飞行器或者其他运动的目标反射FM调频信号的反射信号),二路信号通过32个并行运算单元的计算,流水线式地
计算出每一时刻的256个互相关值,并把互相关值送往高速DSP处理器做进一步处理,检测出目标在哪个距离上出现。
1 互相关运算法则互相关运算法则
计算目标的位置,关键在于找到
x(t)和y(t)分别为接收到的直通信号和反射信号:
式(1)中:a是衰减系数,s(t)是源信号,Δt是时延量,n
1
(t)、n
2
(t)为零均值平稳白噪声过程。在这个模型中,噪音信号是附加的。假设
n
1
(t)、n
2
(t)与s(t)是相互独立的变量,则二路信号的互相关运算公式可以描述为:
2 互相关运算器的硬件结构互相关运算器的硬件结构
互相关运算器的框架结构如图1所示。互相关运算器由量化模块(其中包括RAM部分)、控制模块、互相关运算模块以及峰
值查找模块组成。量化模块对直通信号x(t)和反射信号y(t)进行A/D采样,得到1路2位(包括实部和虚部)和1路12位(包括实部和虚
部)的数字信号送往SRAM中,再由控制模块把SRAM所存的数据按照一定的逻辑送给互相关运算模块(对FPGA编程实现)做互相
关运算。互相关运算模块把每一时刻t0的所有互相关值,按A(t
0
,0)、A(t
0
,1)……A(t
0
,R)的顺序送往峰值查找模块中的双端口异步
FIFO中。以FIFO作为FPGA与DSP的接口,最后峰值查找模块的DSP从FIFO中取出时刻t0的所有互相关值。比较这些值找出时
刻t
0
有目标出现的r,并把结果送往显示终端显示。峰值查找模块由高速DSP来完成。
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- Wyd5224252022-07-27# 引导二次消费 #毫无价值
weixin_38564503
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